شناسایی تنوع ژنوم در نژاد‌های گوسفندان بومی ایران با استفاده از روش توالی‌یابی کل ژنوم

نویسندگان

1 پژوهشگر دوره پسا دکترا، بخش مهندسی علوم‌دامی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 بخش تحقیقات علوم‌دامی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

3 دانشیار بخش مهندسی علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

4 محقق ارشد، گروه ژنتیک کمی، دپارتمان ژنتیک و اصلاح نژاد دام، دانشکده دامپزشکی و علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی سوئد، اوپسلا، سوئد، استاد یار پژوهشی، بخش پژوهش‌های بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (تات)، کرج، ایران.

doi
10.22103/jab.2023.22018.1502
چکیده

چکیدههدف: کشور ایران از جمله قدیمی‌ترین مراکز اهلی‌سازی و پرورش گونه‌‎های دام و طیور در دنیا محسوب می‌شود. در حال حاضر، اکوتیپ‌های مختلفی از گوسفند‌های بومی در مناطق جغرافیایی مختلف کشور مورد نگهداری قرار می‌گیرند که به لحاظ ویژگی‌های ظاهری و تولیدی تفاوت‌های آشکاری با یکدیگر دارند. تاکنون مطالعه جامعی در سطح کل ژنوم برای شناسایی تنوع ژنتیکی گوسفندان بومی ایران صورت نگرفته است. لذا هدف این مطالعه شناسایی ویژگی‌های ژنومیکی این ذخایر بومی بمنظور سازماندهی برنامه‌های مناسب برای بهره برداری و حفاظت از آنها است. مواد و روش‌ها: در این مطالعه توالی‌های کل ژنوم 29 راس گوسفند بومی ایران از پایگاه دادهNCBI دانلود و آنالیز شد. توالی‌یابی کل ژنوم داده‌های مطالعه شده به صورت Paired-End توسط دستگاه‌های توالی‌یاب Hiseq2000 و Hiseq X Ten انجام شده است. کنترل کیفیت توالی داده‌های خام توسط برنامهFastQC انجام شد. برای همردیفی توالی داده‌ها با ژنوم مرجع گوسفند (Oar v.4.0, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_000298735.2)از الگوریتم BWA-MEM بکار برده شده در بسته نرم افزاری BWA استفاده شد. برای حذف PCR duplicates از خروجی‌های همردیفی از برنامه Picard استفاده شد. پردازش خروجی‌های همردیفی با ژنوم مرجع در دو مرجله شامل همردیفی مجدد حذف و اضافه‌های کوچک و کالیبره‌کردن مجدد نمره کیفیت باز با استفاده از برنامه GATK انجام شد. میانگین عمق پوشش و درصد همردیفی برای خروجی همردیفی با ژنوم مرجع با استفاده از دستور‌های depth و flagstatبه کار برده شده در نرم افزارsamtools محاسبه شد‌ند. چندریختی‌های تک‌نوکلئوتیدی (SNPs) توسط ابزار UnifiedGenotyper بکار رفته در برنامه GATK شناسایی شد‌ند. مقادیر تنوع نوکلئوتیدی و ضریب همخونی ژنومی بر اساسSNP های هموزیگوت برای هر فرد با استفاده از دستور het به کار رفته در برنامهVCFtools محاسبه شد‌ند.نتایج: میانگین عمق پوشش داده‌های استفاده شده در این مطالعه X 39/18 بود. میانگین درصد همردیفی توالی‌های کوتاه با ژنوم مرجع گوسفند 89/99 درصد بدست آمد. مقادیر ضریب همخونی ژنومی در نژاد‌های گوسفندان بومی ایران از 01/0 تا 12/0 متغیر بود. کمترین مقدار ضریب همخونی ژنومی در ژنوم گوسفند مغانی مشاهده شد (01/0) و بیشترین مقدار ضریب همخونی در ژنوم گوسفند افشاری مشاهده شد. همچنین مقادیر میانگین درصد هتروزیگوسیتی مشاهده و مورد انتظار محاسبه شده برای چند ریختی‌های تک‌نوکلئوتیدی در ژنوم اکوتیپ‌های گوسفندان بومی ایران از 67/20 تا 06/23 و 415/32 تا 421/32 متغیر بود.